頂點光電子商城2022年4月1日消息：2021年4月22日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院成立。學(xué)院將瞄準(zhǔn)集成電路“卡脖子”難題，聚集集成電路學(xué)科前沿，打破學(xué)科壁壘，強化交叉融合，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，培養(yǎng)國家繼續(xù)人才，實現(xiàn)集成電路學(xué)科國際領(lǐng)跑。
清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授團(tuán)隊在柔性聲學(xué)器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“基于高靈敏的MXene智能人工耳膜的兩級放大”（Two-stage amplification of an ultrasensitive MXene-based intelligent artificial eardrum）于3月30日發(fā)表。發(fā)表在《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances）上。
具有聲音傳感特性的人工耳膜因其在植入式聲學(xué)保健設(shè)備中的應(yīng)用而引起人們的極大興趣。目前，具有高靈敏度、低檢測下限和寬頻譜響應(yīng)的壓力傳感器可以用于構(gòu)建人機交互系統(tǒng)實現(xiàn)語音的探測與識別，醫(yī)療健康領(lǐng)域五大技術(shù)趨勢：遠(yuǎn)程醫(yī)療、個性化醫(yī)療、基因組學(xué)和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域迎來高速增長，此成果在醫(yī)療健康領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值。
然而，因市場的快速發(fā)展，傳統(tǒng)壓力傳感器不可避免受到影響，因靈敏度有限，檢測極限不理想，限制了其在聲學(xué)器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
據(jù)悉，該團(tuán)隊報道了一種基于微結(jié)構(gòu)襯底的MXene聲學(xué)傳感器，用于模仿人耳膜的功能來實現(xiàn)聲音的探測與識別。MXene是由MAX相處理得到的類石墨烯結(jié)構(gòu)。
該傳感器采用具有大層間距離的MXene和具有微金字塔結(jié)構(gòu)的PDMS襯底可以實現(xiàn)聲音信號的兩級放大，獲得高的靈敏度（62 kPa-1）和低的探測下限（0.1 Pa），并且實現(xiàn)了聲音信號的記錄功能。
通過MXene器件記錄的語音信號波形與原始音頻波形幾乎保持一致，表明具有出色的聲學(xué)傳感能力。由于MXene獨特的性能，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化劑、離子篩分、光熱轉(zhuǎn)化、場效應(yīng)晶體管等。
同時，采用機器學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)了280個語音信號的識別與分類，訓(xùn)練集和測試集的準(zhǔn)確率可以分別達(dá)到96.4%和95%。MXene具有優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)，是一種很有前途的儲能電極材料。以上的研究表明柔性MXene聲學(xué)傳感器在人機交互系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用潛力。
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